Устройство для программного регулирования температуры Советский патент 1988 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к устройствам для программного регулирования температуры различных технологических процессов, в частности для прецизионного регулирования температуры в электротермических уста- . новках.

Цель изобретения - повьшение точности и расширение функциональных возможностей устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока управления.

Устройство содержит пусковой элемент 1, блок 2 управления, первьй счетчик 3, блок 4 памяти и блок 5 ввода программы, управляемый дели тель 6 частоты, компаратор 7, лине- аризатор 8 характеристики датчика температуры, реверсивный счетчик 9, аналого-цифровой преобразователь (АЩ1) 10, алгебраический сумматор 1, тиристорный исполнительньй элемент 12, нагреватель 13, датчик 14 температуры, технологический объект }5, блок 16 синхронизации, генерато 17 импульсов, второй счетчик 18., таймер 19 и преобразователь 20 кода.

Блок 2 управления состоит из RS- триггера 21-, .элемента И 22 и D- триггера 23, причем S-вход триггера 21 является вторым входом блока 2 управления, R-вход RS-триггера 21 - первым входом, вход элемента И 22 - четвертым входом,, а R-вход D-триггера 23 - третьим входом блока 2 управления. Выход RS-тригге- ра 21 является третьим выходом, нн- версньй вьгход D-триггера 23 - первым, а прямой вькод D-триггера 23 вторым .выходами блока 2 управления

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы с помощью блока 5 ввода программы в блок 4 памяти заносятся данные о программе регулирования температуры(число циклов регулирования, длительность каждого цикла, скорость и направление изменения температуры в цикле, предельная температура цикла)

При переключении устройства в рабочий режим D-триггер 23 блока 2 управления устанавливается- в куль, а первый счетчик 3 блока задания про

4429792

граммы - в начальное состояние (цепи установки не показаны). При этом на - выходе блока 4 памяти появляется ин формация о первом цикле программы.

От пускового элемента 1 на первый вход блока 2 управления поступает одиночньй импульс, устанавливающий RS-триггер 21 в единицу. Высокий уро10 вень с первого выхода блока 2 управления, поступая на вход элемента И 22, включает блок 16 синхронизации, вы- рабатьтающий импульсы с частотой про- мьгашенной сети.

15 С выходов блока 4 памяти поступает информация о первом цикле программы: код скорости изменения температуры с первого выхода - на первый вход управляемого делителя б частоты,

20 код максимальной температуры с второго выхода - на первый вход компаратора 7, код времени выдержки данной температуры с третьего выхода - на первый вход таймера I9.

25 Поскольку Б -триггер 23 блока 2 управления находится в нулевом состоянии, высокий уровень с второго выхода блока 2 управления поступает на управляемый делитель 6 частоты и

30 включает его. Импульс с выхода блока 16 синхронизации, привязанный к началу полупериода сетевого напряжения, запускает генератор 17 импульсов,

Импульсы с выхода генератора 17 поступают на вход управляемого делителя 6 частоты, с выхода которого на счетньй вход реверсивного счетчика 9 подаются импульсы с частотой следования, определяемой заданным из блока, 4 памяти кодом скорости изменения температуры. Код с выхода счетчика 9 поступает на второй вход компаратора 7. На первьй вход компаратора 7 подается код заданной температуры из

45 блока 4 дамяти. Управляющие сигналы с второго и третьего -выходов компаратора 7, поступающие на входы изменения направления счета реверсивного счетчика 9, устан авливают режим на50 растания или снижения температуры в зависимости от соотношения кодов на входах компаратора 7

35

40

В случае нарастания температуры содержимое счетчика 9 увеличивается до тех пор, пока вьпкодной код счетчика 9 меньше кода, поступающего на первьй вход компаратора 7, выходной код реверсивного счетчика 9, соответствую:щий текущему значению температуры в данный момент времени, поступает на первый вход алгебраического сумматора 11. На второй вход последнего подается выходной сигнал датчика 14 температуры, преобразованный АЦП 10 в цифровой код и линеаризованный в лютеаризаторе 8. Разностный .сигнал с выхода алгебраического сумматора 11 поступает на вход преобразователя 20 кодов, который в зависимости от требуемого закона изменения температуры формирует код на выходе, поступаю щий на информационный вход второго счетчика 18.

Передним фронтом импульса с выхода блока 16 синхронизации этот код каждый полупериод сетевого напряжения записывается во второй счетчик 18. С выхода генератора 17 импульсы, поступающие на счетный вход второго счетчика 18, увеличивают его содержимое до появления импульса переполнения. Импульс переполнения с выхода второго счетчика 18 включает в каждый полупериод тиристорный исполнительный элемент 12, задающий мощность нагревателя 13. Температура технологического объекта 15 увеличивается до тех пор, пока коды на входах алгебраического сумматора 11 не сравняются, т.е. сигнал с датчика температуры (преобразованный в код и линеаризованный) становится равным выходному коду реверсивного счетчика 9. В этот момент импульс переполнения счетчика 18 появляется в самом конце каждого полупериода сетевого напряжения, и на нагреватель 13 подается минимальная мощность.

Таким образом, в данном контуре регулирования производится поддер- ,; жание температуры технологического объекта 15, равной коду реверсивного счетчика 9. Поскольку содержимое реверсивного счетчика 9 увеличивается, то увеличивается и температура технологического объекта 15. При этом линеаризатор 8 обеспечивает линейное изменение выходного сигнала датчика 14 температуры во всем температурном диапазоне, а преобразователь 20 кода позволяет изменить подводимую к нагревателю 13 мощность в зависимости от величины выходного кода блока вычитания, т.е. устанавливать определенный закон приближения

42979

температуры технолоп-гческого об7зекта 5 к заданной.

В момент совпадения кодов на входах компаратора 7 на его первом выходе появляется высокий уровень, который поступает на четвертьш вход блока 2 управления и устанавливает через элемент И 22 D-триггер 23 в единицу.

10 Тем самым выключается управляемый делитель 6 частоты низким уровнем с первого выхода блока 2 управления и . . останавливается реверсивный счетчик 9. Высокий уровень с первого выхода

15 компаратора 7 подается также на запускающий вход таймера 19, записьтая в него код с выхода задания интервала Ереме.ни постояистБп теьтератзфы блока 4 naM iTii и разревлая работу таймера.

20 На вход сипхропизации таймера 19 поступают импульсы с выхода блока 1 б синхронизации. Таймер 19 в соответствии с кодом. гюступ}гв1 1№1 на его вход зад ания интервала времени, отсчиты25 вает время выдержки заданной темпе- ратуры.

0

5

0

5

0

5

После обработки заданного интервала .Брем.епи выдерлск.и постоянной тем- пературы на выходе таймера 19 появляется импульс, по третьему входу сбрасьюаюп.1ий В триггер 23 блока 2 управления. Низкш1 уровень на первом входе- блока 2 управления переключает первый счетчик 3, которьш задает адрес следующей команды (следующего цикла) программы. Если в следующем цикле продоллсается режим нагревания технологического объекта 15, то процесс продолжается описанным образом.

Если начинается реж1-1м охлаждения, тогда код на первом входе компарато- тора 7 оказьшается меньше кода на втором входе. Сигналы на первом и втором входах компаратора 7 переводят реверсивньш счетчик 9 в режим вычитания. Импульсы с выхода управляемого делителя б частоты уменьшают содер - жимое реверсивного счетч1жа 9. Выходной кйд счетчкжа 9 подается на второй вход алгебраического сумматора 11, на первый вход которого поступает сигнал с датчика 14 температуры.. Код на втором входе алгебраического сумматора 11 меньше, поэтому выходной код алгебраического сумматора 11 переключает преобразователь 20 кода образом, что на

третий вход второго счетчика 18 поступает код, обеспечивающий отключение тиристсрного исполнительного элемента 12 и нагревателя 13. Техноло- гический объект 15 и вместе с ним датчик 14 температуры начинают охлаждаться. Код на втором входе алгебраического сумматора 11 уменьшается.Если он становится меньше кода на его первом входе то включается нагреватель 13 и поднимает температуру тенологического объекта 15. Тем самым обеспечивается.заданная, скорость охлаждения Технологического объекта 15

Когда на обоих входах комйаратора 7 значения кодов совпадут, высокий уровень на его первом выходе анал. гичпо описанному отключает управляемый усилитель частоты, т.е. оканчи- вается режим охлаждения, и включает таймер 19, т.е. начинается режш 1 вы- дерласи температуры, после чего вьтол ияется следующий цикл,

Формула изобретения

1 , З стройство для программного регулирования температуры, содержащее датчик температуры, алгебраический сумматор, таклсе тиристорный исполни- тельньй элемент, соединенный с нагревателем, установленный на техно- лоп-гаеском-объекте, пусковой элемент соединенный с первым входом блока управления, первьй выход которого соединен со счетным входом счетчика, соединенного выходом с входом задания цикла программы регулирования температуры блока памяти, информационный вход которого соединен с вы- ходом блока ввода программы регулирования температуры, выход задания скорости изменения температуры блока памяти соединен с входом управляемого делителя частоты, выход задания уровня температуры с входом компаратора, выход окончания программы термообработки с вторым входом бло- ка управления, выход управляемого / делителя частоты соединен со счет- ным входом реверсивного счетчика, соединенного выходом с вторым входом компаратора, также преобразователь кодов, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности и расширения функциональных возможностей устройства, в него йведены, блок синхронизации, генератор импульсов, второй счетчик и таймер, причем

выход сумматора соединен с входом преобразователя кодов, выход которого соединен с задающш) входом второго счетчика, выход которого соединен с входом тиристорного исполнительного элемента, вход синхронизации второго счетчика соединен с выходом блока синхронизации, входом синхронизации генератора импульсов и вкодом синхронизации таймера, счетный вход второго счетчика соединен с выходом генератора импульсов и входом опорного сигнала управляемого делителя частоты, вход останова которого подключен к вто- . рому выходу блока управления, тре- Т.ИЙ выкод которого соединен с первым входом блока синхронизации, третий вход блока управления соеди- л-ieH с выходом таймера, задающий вход которого соединен с выходом задания интервала времени поддержания постоянной теьтературы блока памяти, запускающий вход таймера соединен с четвертым входом блока управления к с первым выходом компаратора, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входами изменения направления счета реверсивного счетчика, второй вход блока синхронизации соединен с фазовым проводом сети, выход реверсивного счетчика соединен с вторым входом сумматора,

2,Устройство по п 15 о т л и- ч а ю ш; е е с я тем, что блок уп- равления содержит ftS -триггер, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с-синхронизирующим входом D- триггера, причем обнуляющий вход RS- трнггера является вторым, устано- вочньй вход - RS-триггера - первым, обнуляша ий вход D-триггера, - третьим, а второй вход элемента И - четвертым выходами блока управления, инверсньй выход D-триггера является первым, прямой его вькод вторым, прямой выход RS-триггера- треть им выходами блока управления, установочный вход D-трйггера соединен с выходом источника сигнала уровня

3.Устройство по п. 1, о т л и- чающееся тем, что, в него введены аналого-цифровой преобразователь, выходом саединенный с входом линеаризатора характеристики датчика температуры, причем вход анало- а выход линеаризатора характеристи- го-цифрового преобразователя соеди- ки датчика температуры - с первым нен с выходом датчика температуры, входом алгебраического сумматора.

Изобретение относится к области ,автоматического регулирования, в частности к устройствам программного цифрового регулирования температуры в электротермических установках. Целью изобретения является повьвпение точности и расширение функциональных возможностей устройства за счет организации многоцнклового программного регулирования температуры с автоматическим управлением от пуска до останова устройства. Устройство содержит пусковой элемент, блок управления, первьй и второй счетчики, реверсивный счетчик, блоки памяти и ввода программы, управляе:мый дели- тель частоты, компаратор, алгебраический сумматор, линеаризатор, аналого-цифровой преобразователь, преобра-tg зователь кодов, блок синхронизации, генератор импульсов, таймер, тири- .сторный нагреватель, датчик, температуры, объект. 2 з.п. ф-лы, 2 ип. (Л CZ

Цзиг,1

Фиг.г